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在上篇文章中，我想應(yīng)該比較清楚的解釋了，什么是色調(diào)、飽和度、明度（如果還沒理解，請?jiān)倏匆槐楣）。并且在結(jié)尾的時(shí)候，引入了HSB顏色空間，并在設(shè)備相關(guān)和設(shè)備無關(guān)的基礎(chǔ)上，分析了一下它和之前一直在說的，也是生活中比較熟悉的，RGB顏色空間的區(qū)別。

那么接下來呢，就開始介紹幾個(gè)比較重要的顏色空間。比如：CIE XYZ、CIE xyY、CIE YUV、CIE LUV、CIE LAB， 光看名字就知道，這些顏色空間都是CIE制定的。而且按這個(gè)順序排列，是因?yàn)樗鼈冎g的遞進(jìn)或者因果關(guān)系，就是這樣。從XYZ的產(chǎn)生，到Y(jié)UV，以及后面的LUV、LAB，這是一條線下來的，現(xiàn)在不清楚沒關(guān)系，接下來，我會理清它們之間的關(guān)系，并方便讀者形成知識網(wǎng)。

那之所以引入這幾個(gè)顏色空間，或者說它們的重要性是啥呢？是因?yàn)樗鼈円呀?jīng)是目前成型，并且廣泛使用的顏色空間。比如YUV，做視頻編碼的應(yīng)該都比較熟悉，它廣泛的應(yīng)用在電視系統(tǒng)、視頻編碼領(lǐng)域，這也是這個(gè)系列，后面要逐步涉獵的內(nèi)容。

1. 顏色度量方法的發(fā)展

為了要清楚的了解這些顏色空間，以及顏色度量方法的來龍去脈，我們還是從源頭說起。

還記得在圖像（一）中，我們講過RGB相加混色和CMY相減混色嘛？CMY不敢說，RGB應(yīng)該是人人都比較熟悉的顏色空間，通俗點(diǎn)說是常識。那么這個(gè)簡單的常識，又是怎么來的呢？

最早的時(shí)候，牛頓就開始研究顏色，沒錯(cuò)，他不僅提出了牛頓三大定律，并且還著有《光學(xué)》一書。在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，他認(rèn)識到了每一種顏色，和它相鄰顏色之間的關(guān)系，比如把紅色和紫色首尾相連，就形成了一個(gè)色圓，也稱牛頓色圓。

牛頓色圓

這就是最早的度量顏色的方法。它的圓周表示色調(diào)，半徑表示飽和度。這為RGB相加混色奠定了基礎(chǔ)。

后來有人提出，人的眼睛有紅綠藍(lán)三種基色的接收器，并且經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，證實(shí)RGB可以產(chǎn)生幾乎所有的顏色。至此，顏色的物理學(xué)基礎(chǔ)打造完畢，而它的度量體系開始慢慢建立。

顏色的度量方法

現(xiàn)在度量方法的建立中，從顏色到牛頓色圓，應(yīng)該比較清楚了。圖中下面的三個(gè)顏色體系，或者說顏色系統(tǒng)，不用多說，中間的CIE制是重點(diǎn)。而Munsell制和Ostwald制，不知道也沒關(guān)系。只需要知道Munsell制，是其他顏色系統(tǒng)的基礎(chǔ)。為什么這么說，因?yàn)镃IE制定的色調(diào)、明度、飽和度，就是在Munsell制的基礎(chǔ)上建立的，有興趣的朋友可以翻閱資料看下。

好啦，現(xiàn)在開始重點(diǎn)介紹CIE顏色系統(tǒng)，也就是文章開頭說的那一系列顏色空間。

2. 從RGB到CIE XYZ顏色空間

看過上文都知道，RGB是一種設(shè)備相關(guān)的顏色空間，每一種設(shè)備使用RGB模型時(shí)，都有不太相同的定義，比如在顯示器和打印機(jī)上，就不太一樣，因此在使用RGB模型時(shí)，這些設(shè)備之間關(guān)于RGB的定義，并不能通用。

而且還有一點(diǎn)，就是我們在比較兩種顏色時(shí)，經(jīng)常會忽略光照的因素，如果比較兩種顏色所處的光照環(huán)境不一致，那將毫無意義。

因此，在這兩點(diǎn)的基礎(chǔ)上，CIE制定了兩條標(biāo)準(zhǔn)。

（1）定義了XYZ顏色空間，這是一種與RGB相關(guān)的想象基色系統(tǒng)，更適用于顏色計(jì)算。

（2）定義了標(biāo)準(zhǔn)光源

我想第二條應(yīng)該簡單明了。那么第一條又是如何來的呢？或者說，為什么要制定XYZ這樣的一套顏色空間。

2.1 為什么要制定XYZ

要理解這個(gè)，得先看一張圖。

CIE RGB顏色匹配曲線

這張圖，是CIE拉了一幫實(shí)驗(yàn)者，做出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這是一個(gè)RGB顏色匹配函數(shù)。圖中的橫坐標(biāo)，表示光譜波長，縱坐標(biāo)表示用來匹配光譜各色所需要的r、g、b值，這些值是以等能量白光為標(biāo)準(zhǔn)的系數(shù)，是觀察者們實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值。

可以看到，圖中的紅線，也就是r值，在438.1nm和546.1nm之間出現(xiàn)了負(fù)值。恩，出現(xiàn)負(fù)值是啥意思呢，總不至于在這一段，需要減去對應(yīng)數(shù)值的紅光吧？！誰都知道，合成顏色不能減去紅光，但是我們卻可以使用相減混色模型，也就是添加紅色的補(bǔ)色。

可以看出，這是弊端之一，在做數(shù)學(xué)計(jì)算的時(shí)候，我們肯定是希望，坐標(biāo)軸上的值盡量都為正數(shù)，對吧？！

而且還有一點(diǎn)，RGB里面，并沒有亮度，因此如果要新制定一個(gè)顏色空間，也要加上亮度，才能做成設(shè)備無關(guān)，并且通用。

這就是制定XYZ的原因。

2.2 XYZ中的X、Y、Z都代表了什么

簡單來說，X、Y、Z是對R、G、B的一種線性變換，XYZ也分別代表了RGB三基色刺激值的概念。如果這么說還不夠直接，那么還有公式

RGB轉(zhuǎn)換為XYZ的公式

現(xiàn)在明白了吧，XYZ是對RGB做了一層線性變換，變換后的顏色空間，使用X、Y、Z為三基色，并且三個(gè)值都用正數(shù)去匹配所有顏色。同樣，每種顏色都可以表示成X、Y、Z的混合。如下圖：

CIE XYZ顏色匹配函數(shù)

不過變換后的顏色空間，是一種與設(shè)備無關(guān)的顏色空間。大家肯定都意外，咦~我搞個(gè)系數(shù)乘一下，就變成設(shè)備無關(guān)啦。并不是這么簡單，因?yàn)閄YZ中的Y值，并不僅僅只包含綠色信息這么簡單。

2.3 Y值的含義

此處Y值的含義非常重要，這也是接下來理解其他顏色空間的關(guān)鍵。

在維基百科中有這么一段（搜關(guān)鍵詞CIE 1931 color space就可以看到，注意看英文版，中文翻譯的不全），說人眼在相同光照強(qiáng)度的條件下，感受綠色的光譜，要比紅色或者藍(lán)色的要亮。

意思是啥呢？為了更明白，我們重新對照一下下面這張圖看下

可以看到，圖中綠色刺激值，幾乎橫跨光譜橫坐標(biāo)。而且藍(lán)色在左邊，紅色在右邊，對照橫坐標(biāo)這意味著什么？說明綠色是中波，藍(lán)色是短波，紅色是長波，而我們都知道比短波短，或者比長波長的電磁波，我們就看不見啦！所以拋出人眼的特性，這點(diǎn)也側(cè)面說明人眼對綠色更為敏感。

所以XYZ中的Y代表了什么呢？

可以看英文解釋劃橫線那句，CIE基于這一事實(shí)，定義Y為亮度（不說明度是因?yàn)槊鞫却碇饔^感受，而亮度代表物理實(shí)際測量的光強(qiáng)，所以通常在顏色空間中使用亮度一詞）。所以我們在看資料，或者書籍的時(shí)候，都會看到Y(jié)為亮度，就是這么來的，但是也別忘了，它在CIE的顏色空間中也包含了綠色信息。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【音视频基础】(六)：CIE颜色空间二之CIE-XYZ及Y的含义的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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